白皮症の病因遺伝子の解明とその遺伝子産物のメラニン色素生成における機能解析
山形大学医学部皮膚科学分野

鈴 木民 夫

Oculocutaneous albinism (OCA) is a group of autosomal recessive disorders characterized by reduced orabsent biosynthesis of melanin in melanocytes of the skin, hair, and eye. OCA is caused by mutations in the genes
associated with melanin synthesis. So far, 16 genes have been reported to be involved in OCA. We have investigatedthe mechanism of melanogenesis. Here, we describe the analysis of the OCA genes in Japanese OCA patients andthe identification of ten these patients, one OCA1, one OCA2, and eight OCA4. Ten novel mutations (c.445delTAin TYR gene for OCA1, p.792V in P gene for OCA2, and p.Y49C, p.G89R, P.C229Y, p.T437A, p.T440A, p.G473A in
SLC45A2 gene for OCA4) were detected. Furthermore, we analyzed an OCA patient who was a Moroccan origin
Belgian boy with type 4 oculocutaneous albinism (homozygous p.H38R mutation in the SLC45A2 gene). Functional
analysis by transfection of the mutant OCA4 cDNA, p.D157N, or p.G188V which had been reported as high frequent
mutations in Japanese OCA4 into uw-mutant melanocytes established from OCA4 model mice showed that thesemissense substitutions are pathologic, resulting in these variant being unable to produce melanin. The p.H38R
mutation was also investigated for the function in melanogenesis, and revealed to have no activity for melanogenesis.
This is the first report on patient with OCA4 identified among African origin ethnic groups.

１．緒てきた。これらの分子の異常は、結果としてメラニン合成

言の低下、あるいは消失をもたらし、臨床的には眼皮膚白皮

ヒトの色素として、ヘモグロビン、カロチノイド、フラ症（oculocutaneous albinism, OCA）、あるいは OCA に加ボノイド、メラニンなどが知られているが、最も重要な役

えて出血傾向や間質性肺炎を合併する Hermansky-Pudlak

割を担っているのはメラニンである。メラニンは複雑な組症候群（HPS）などの症候群付随型白皮症を引き起こす 。

１）成を持つ高分子化合物であり、生体高分子化合物の中でも我々は皮膚科医として、これまでに臨床的には白皮症を際立った特異性を有している。つまり、溶媒に不溶性で呈する患者に対してその遺伝子診断による確定診断を行い、あり、構造が不規則であり、加水分解により単量体に分解その診断をもとに日常生活における紫外線対策などの生するのも困難である。このような特異的で複雑な構造ゆえ活指導などを行ってきた。一方で、基礎研究を通じて白皮に、メラニンは光の吸収と発散、フリー・ラジカル補足、症の病因、病態、つまり、メラニン合成およびメラノソー熱の保持などの多様な機能を持つことが知られている。こムの生合成およびその制御機構を明らかにしてきた。今回、のメラニンは、皮膚においては紫外線障害を防御してい臨床的アプローチとして、日本各地からの日本人白皮症症る。メラニン合成に関わる研究は、近年急速な発展を遂げ例に加え、モロッコ系ベルギー人症例の検体を解析する機ている。ここ 15 年間にメラニン合成に関わる分子が次々会を得たので、その結果を報告する。さらに基礎的アプロに明らかにされ、その数は 100 種類以上といわれている。

ーチとして、in vitro 培養メラノサイトを使用した解析にメラニンはメラノサイトのメラノソーム内で合成される。

より、１）日本人 OCA ４型白皮症患者で見つかった変異

メラノソームはメラニンを合成、保持する唯一の細胞内小OCA ４遺伝子産物の機能解析を行い、遺伝子異常による器官であり、最終的にはメラニンごと近隣のケラチノサイメラニン合成能の変化を検討し、さらに２）モロッコ系ベトに受け渡される。このメラノソーム内でメラニン合成にルギー人にて明らかになった OCA4 原因遺伝子 SLC 症例直接関わっている分子をはじめ、メラノサイトの細胞質やの遺伝子変異について１）と同様に機能解析を行った。

エンドソームに局在し膜輸送を介してメラノソームの生合

２．実成、あるいは成熟に必須とされる分子、さらにはメラノサ
イトの発生、分化に特異的に関与する分子が明らかにされ2．1

験

臨床的アプローチ

白皮症を呈する症例の原因遺伝子変異スクリーニングは、
Investigation and functional analysis on
the responsible genes for oculocutaneousalbinism
Suzuki Tamio
Department of Dermatology, Yamagata
University School of Medicine

PCR-SSCP（polymerase chain reaction- single stranded
conformation polymorphism）法にて行なった。患者末梢血２〜 10 ㎖より genomic DNA を抽出し、それを鋳型に用いて各 OCA 原因遺伝子増幅用の PCR プライマーにて、原因遺伝子のエクソンをその近傍を含め 200 〜 300bp ごとに増幅した。次に、これらの PCR 産物を SSCP にてス− 54 −

白皮症の病因遺伝子の解明とその遺伝子産物のメラニン色素生成における機能解析

クリーニングを行い、異常バンドを検出した場合は、そのノ酸と考えられた。

バンドの塩基配列を direct sequencing 法にて変異を同定3．2

した。

基礎的アプローチ（変異タンパク質の機能解析）

3．2．1

2．2

基礎的アプローチ

日本人症例で見られた変異

我々がこれまでに報告した 18 例の日本人白皮症 4 型患

正常ヒト OCA4cDNA をヒト培養メラノーマ細胞であ４）者でみられた SLC45A2 遺伝子変異のうち、最も高頻度る MNT-1 cell cDNA library よりクローニングした。次に見られた p.D157N と p.G188V の 2 種類のアミノ酸置換に、 そ の 正 常 型 OCA4cDNA に p. D157N、p. G188V とを伴う変異について検討した。また同時に、OCA4 型のモ

p. D153N の変異をそれぞれ導入し、これらの cDNA をデルマウスである underwhite マウスで既に同定され報告

CMV プ ロ モ ー タ ー 下 の ハ イ グ ロ マ イ シ ン 耐 性 ベ ク タ

されている p.D153N 変異もあわせて検討した。ヒト変異ー（pIREShyg3）に移し、OCA4 のモデルマウスである

OCA4cDNA 導入 uw-melanocyte stable tranformant のメ

underwhite マウスより樹立された培養メラノサイト（uwラニン合成能を調べる目的で、メラニン含有量を測定した。

cell）に導入した。その後、ハイグロマイシンで選択し、その結果、図６に示すように、正常型 OCA4cDNA をstable transformant を樹立した。なお、コントロールと導入したメラノサイトは、control ベクターを導入した

して OCA4cDNA を組み込んでいない空のハイグロマイ

Mock に比べ、有意な差をもってメラニン合成能が上昇

シン耐性ベクターを導入し、同様にそれぞれ独立クローンした（P ＜ 0.005）。このことは、ヒト正常型 OCA4cDNAの stable transformant を６個以上、樹立した。こうしては、 マ ウ ス 由 来 の uw-melanocyte に お い て メ ラ ニ ン 合得られた stable transformant のメラニン含有量とタンパ成について代償機能があることを示すものである。そこク量を測定した。

で、次に変異 cDNA を導入した stable tranformant のメ

3.

結ラニン含有量を調べたところ、変異 cDNA を導入した

果

stable tranformant ではいずれもメラニン含有量は少なく、3．1 臨床的アプローチ
3．1．1

control ベクターを導入した Mock に比べ合成能の上昇が日本人白皮症症例見られなかった。つまり、control ベクターを導入した

日本各地よりの白皮症（OCA）患者の集積に努め、そMock に比べ、メラニン量について有意差はなかった。この 遺 伝 子 診 断 に よ る 分 類 を 行 な っ た と こ ろ、OCA1 とのことより、変異型 OCA4cDNA はメラニン合成活性がOCA2 を各１例ずつ 、確定診断した（図１および２）。

欠損、あるいは極めて低いことが推定された。

２）

これらの症例は、それぞれ各１種類の新規遺伝子変異を伴っていることが判明した。また、８症例の OCA4 患者を3．2．2同様に遺伝子診断した 。これら８症例では、合計６種類

p.H38R 変異を導入した SLC45A2 cDNA を同様にしての新規遺伝子変異が見つかった（図３および４、表 1）。

培養メラノサイトに導入してメラニン合成活性を正常型

３）

モロッコ系ベルギー人症例で見られた変異cDNA 導入クローンと比較検討したところ、変異 cDNA
3．1．2

モロッコ系ベルギー人症例を導入したクローンは有意な差を持ってメラニン合成能がベルギー・アントワープ大学の Storm 博士より依頼の少なかった（図 7）。以上の結果より、p.H38R はメラニンあった白皮症患者を遺伝子変異スクリーニングした。症例

色素合成能が低下した病的変異である事が確認された。

は 5 歳、男児。生下時より、全身の白色皮膚、白色頭髪、4．考

青色虹彩、眼振陽性。メラニン色素沈着低下による症状以察

外の異常所見は認めなかった（図５）。血液検査、血液凝OCA は、日本人では 4 万人に 1 人の頻度で見られる比集検査では特に異常を認めない。両親はモロッコ系移民で較的稀な常染色体劣性遺伝性疾患である。今回、臨床的いとこ婚。1 歳の弟は皮膚色については健常。白皮症の原アプローチとして積極的に OCA 患者の集積に努め、遺伝因遺伝子検索目的で当科にコンサルトされた。1 〜４型眼子診断したところ、１種類ずつの新規遺伝子変異を伴う皮膚白皮症の全ての原因遺伝子の変異スクリーニングを行OCA1 型 1 例、２型１例、６種類の新規遺伝子変異を伴うなった。その結果、SLC45A2 遺伝子に p.H38R 変異を認OCA4 型８例を新たに確定診断することができた。OCA4めた。データベースの検索では、調べ得たすべての哺乳類、型は、世界的にはこれまでに報告数が少ない稀なタイプと魚類、鳥類、両生類で 38 番目のアミノ酸であるヒスチジ言われている 。しかし、日本人では主要病型の 1 つであンは保存されていた。また、27 人のモロッコ系ベルギー

り、日本人白皮症の約 25％を占めると報告されている

人健常コントロールでは p.H38R は全く認めなかったこと

実際にはさらに頻度が高く 30％程度は OCA4 型が占める

より、H38 は SLC45A2 タンパク質の機能上、重要なアミ事が予想される。

５）− 55 −

４）が、

コスメトロジー研究報告 Vol.16, 2008

図１ 8 ヶ月日本人女児。OCA １型の原因遺伝子であるチロ
シ ナ ー ゼ 遺 伝 子（TRY） に 2 種 類 の 遺 伝 子 変 異（c.445_445delTA and c.929insC）が明らかになり OCA1A型と遺伝子診断した。眼振、白髪、白色皮膚、そして蒙古班の欠如など、典型的な１A 型の症状を呈した。

図２ 4 ヶ月日本人男児。双生児の一方。OCA ２型の原因遺伝 子 で あ る P 遺 伝 子（P） に 2 種 類 の 遺 伝 子 変 異（c.2373_2375delCGT and p.A481T）が明らかになり OCA２型と遺伝子診断した。金髪、クリーム色の皮膚、褐色の虹彩を呈する比較的軽症の症状を示す。双子のもう一方も同様な白皮症症状を呈する。
同様に白皮症を呈する。

図３ ６歳日本男児（表１、患者１）。OCA ４型の原因遺伝子である SLC45A2 遺伝子に 2 種類の遺伝子変異（p.D157Nand p.T440A）が明らかになり OCA4 型と遺伝子診断した。
褐色の頭髪、赤褐色の虹彩、眼振なし。軽症型。

図４ ８歳日本男児（表１、患者 8）。OCA ４型の原因遺伝子で あ る SLC45A2 遺 伝 子 に 2 種 類 の 遺 伝 子 変 異（p.G89Rand p.G188V）が明らかになり OCA4 型と遺伝子診断した。
白色の頭髪、青い虹彩、眼振陽性。重症型。同じ OCA4 型であっても、図３の症例に比べ明らかに色素沈着が少ない。

− 56 −

白皮症の病因遺伝子の解明とその遺伝子産物のメラニン色素生成における機能解析

表１

8 人の日本人 OCA4 症例の SLC45A2 遺伝子変異形と臨床症状

図５ ５歳、男児。生下時より、全身の白色皮膚、白色頭髪、青色虹彩、眼振陽性。メラニン色素沈着低下による症状以外の異常所見は認めず。血液検査、血液凝集検査特に異常なし。
両親はモロッコ系移民でいとこ婚。1 歳の弟は正常。

− 57 −

コスメトロジー研究報告 Vol.16, 2008

図６ 日本人 OCA4 症例で見られた SLC45A2 変異の機能解析結果。変異を導入した培養細胞は、正常 SLC45A2 を導入した細胞に比べ、有意な差を持ってメラニン合成能が低く、陰性コントロールとほぼ同程度である。Nor：正常ヒト SLC45A2cDNA
導 入 stable transformant, 153：p.D153N 変 異 導 入 stabletransformant, 157：p.D157N 変異導入 stable transformant，
188：p.G188V 変 異 導 入 stable transformant，Mock：control stable tranforman，＊：P <0.005

in vitro 培養メラノサイトをつかったアミノ酸置換変異

図７ モロッコ系ベルギー人 OCA4 症例で見られた SLC45A2
変異の機能解析結果。変異を導入した培養細胞は、正常
SLC45A2 を導入した細胞に比べ、有意な差（P <0.01）を持ってメラニン合成能が低く、陰性コントロールとほぼ同程度である。

（文献）によるメラニン合成能回復試験の解析で、今回解析した

１）Tomita Y, and Suzuki T: Genetics of Pigmentary

D157N と G188V 変異については、確かに正常型 cDNA を導Disorders. (review) Am J Med Genet 131C: 75-81 (2004)

入した細胞に比べメラニン合成能が低下しており、この 2 種２）Ito S, Suzuki T, Inagaki K, Suzuki N, Kono M,類の変異が確かに病的変異であることが証明された。このよIwamoto T, Mochizuki S, Tomita Y: Two novel

うな in vitro での変異遺伝子解析報告はこれまでにない新しmutations detected in Japanese patients with

い手法の確立であり、今後の新しい変異に対しても応用が可

oculocutaneous albinism. J Dermatol Sci 44: 116-118

能である。

(2006)

今回、アフリカ系人種であるモロッコ系ベルギー人白皮３）Inagaki K, Suzuki T, Ito S, Suzuki N, Adachi K,症症例の遺伝子診断する機会を得た。白皮症１〜４型原因

Okuyama T, Nakata Y, Shimizu H, Matsuura H, Oono

遺伝子全てを調べたところ、OCA4 型原因遺伝子である

T, Iwamatsu H, Kono M, Tomita Y: Oculocutaneous

SLC45A2 にアミノ酸置換変異（ミスセンス変異）を認め

albinism type 4: six novel mutations in the membrane-

た。この変異は、調べ得た限り他の種で保存されている重associated transporter protein gene (SLC45A2) and

要なアミノ酸に生じていること、また、入手可能であった

their phenotype. Pigment Cell Res 19:451-453 (2006)

同民族の健常人 27 人において同じ変異を認めなかったこ

４）Inagaki K, Suzuki T, Shimizu H, Ishii N, Umezawaとより、病的変異の可能性が高いと考えられた。そこでさY, Tada J, Kikuchi N, Takata M, Takamori K,

らに、OCA4 モデルマウスより樹立した培養メラノサイト

Kishibe M, Tanaka M, Miyamura Y, Ito S, Tomita Y:を使用した in vitro のシステムを用いてメラニン合成活性

Oculocutaneous albinism type 4 is one of the mostを調べたところ、ほとんどメラニン合成活性がないことがcommon types of albinism in Japan. Am J Hum Genet

示され、p.H38R 変異は明らかに病的変異である事が示さ

74: 466-471 (2004)

れた。これまでにアフリカ系人種でが OCA4 症例の報告

５）Newton JM, Cohen-Barak O, Hagiwara N, Gardnerがなく、本症例が OCA4 と診断された初めての症例である。

JM, Davisson MT, King RA, Brilliant MH: Mutations in

今回の研究により、明らかに眼皮膚白皮症 4 型の研究が

the human orthologue of the mouse underwhite gene

推進されたと考える。

(uw) underlie a new form of oculocutaneous albinism,
OCA4. Am J Hum Genet 69: 981-988 (2001)− 58 −